(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル燃焼機関の気筒毎に装着され、通電により発熱するグロープラグと、
上記ディーゼル燃焼機関の運転を制御する電子制御装置と、
上記ディーゼル燃焼機関の運転状況に応じて上記電子制御装置から発信される駆動信号にしたがって、スイッチ手段を開閉駆動して、電源から上記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御ユニットと、
上記グロープラグと上記グロープラグ通電制御ユニットとの異常を検出して自己診断信号を上記電子制御装置に発信する自己診断ユニットとを具備し、
上記自己診断ユニットによって上記グロープラグの劣化状態を判定するグロープラグ劣化判定装置において、
グロープラグに流れるプラグ電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段によって検出されたプラグ電流と複数の閾値との比較によってグロープラグの劣化状態を判定する劣化レベル判定手段と、を具備し、
上記劣化レベル判定手段が、４ランク以上に分類した劣化レベルに基づき、上記ディーゼル燃焼機関の燃焼特性に応じて正常領域か劣化領域かを判定することを特徴とするグロープラグ劣化判定装置。
【請求項２】
上記劣化判定手段が、エンジン回転数とグロープラグ通電実効電圧とに基づいて、劣化レベル閾値を算出し、当該劣化レベル閾値と上記劣化レベルとの比較によって劣化判定を行う請求項１に記載のグロープラグ劣化判定装置
【請求項３】
上記劣化レベル判定手段は、判定結果を２進数で表した劣化レベルとして上記電子制御装置に送信する請求項１又は２に記載のグロープラグ劣化判定装置。
【請求項４】
上記電流検出手段は、グロープラグに流れるプラグ電流を電圧に変換する電圧変換手段によって出力されたプラグ電流変換電圧に基づき電流検出を行う請求項１ないし３のいずれかに記載のグロープラグ劣化判定装置。
【請求項５】
上記電圧変換手段は、上記電源と上記グロープラグとの間に介装した電流検出用抵抗の上流側の電圧と下流側の電圧とを差動増幅器に入力し、プラグ電流に比例するプラグ電流変換電圧として出力する請求項４に記載のグロープラグ劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル燃焼機関の気筒毎に設けたグロープラグの劣化状態を判定するグロープラグ劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル燃焼機関の着火を補助するグロープラグの断線異常や過電流異常等を検出する異常検出装置として、グロープラグとグロープラグへの通電を制御するスイッチ手段との間に電流センサや電流検出抵抗を設けてグロープラグに流れる電流を監視しグロープラグの異常を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１、２、３等参照）。
【０００３】
また、発熱体として通電により発熱する導電性セラミック（例えば、炭化タングステンを主成分として窒化ケイ素等を含むセラミック抵抗体）からなる発熱体を絶縁性セラミック（例えば、窒化ケイ素を主成分として硅化モリブデン等を含むセラミック絶縁体）からなる支持体に埋設したセラミックグロープラグが速暖性に優れたグロープラグとして用いられるようになっている（例えば、特許文献４、５等参照）。
【０００４】
さらに、セラミックグロープラグは、長期に使用を続けると熱負荷により導電性セラミックの粒界成分が電極に拡散するマイグレーションや導電性セラミックのポーラス化によって抵抗値が徐々に増加し、所望の発熱温度に到達しなくなる虞がある。
そこで、セラミックグロープラグの使用に際してはセラミックグロープラグの劣化を監視する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、セラミックグロープラグは、発熱温度によって抵抗値が変化する上に、エンジンの運転状況によってグロープラグの設けられた燃焼室内に流れる筒内気流の流速や、燃料の噴霧量などによって吸熱量が変化し、これに伴いグロープラグの発熱温度も変化する。さらに、グロープラグを駆動するバッテリの電圧ＶＢＡＴＴは、バッテリ容量や、グロープラグと同時に駆動されるスタータ等の負荷の状況等によって変化する。
このため、セラミックグロープラグの劣化状態を正確に検出するためには、各グロープラグに印加されるプラグ電圧ＶＧＬとグロープラグに流れるプラグ電流ＩＧＬとをエンジンの運転を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）に送信し、グロープラグのプラグ抵抗ＲＧＬを算出し、さらにエンジンの運転状況を考慮して劣化判定しなければならなかった。
【０００６】
従来、アナログで検出されたプラグ電圧ＶＧＬとプラグ電流ＩＧＬとは、デジタルデータに変換されシリアル通信手段を介してエンジンＥＣＵに送信されてＥＣＵにおいて劣化判定がなされている。
正確にプラグ抵抗ＲＧＬを算出するためには、各データ量として１０ビット程度の精度が必要となる。一般にデータは８ビット単位で送信されるため、１０ビットのデータを送信するためには６ビット分の無駄なダミーデータを含む１６ビットのデータとして送信されることになる。例えば４気筒エンジンの場合、グロープラグの抵抗値変化を精度良く検出するために送信される総データ量は、８ビット×２×２種類×４気筒分の１２８ビット分となる。
したがって、全てのデータの送信完了までに時間が掛かり、その間にエンジンの運転条件が変化してしまい、グロープラグの劣化判定が間に合わなくなる虞がある。さらに、多くのデータを処理するため、ＥＣＵに処理能力の高い高価なＭＰＵを使用しなければならない虞もある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、速やかにグロープラグの劣化の有無を判定可能なグロープラグ劣化判定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明では、ディーゼル燃焼機関の気筒毎に装着され、通電により発熱するグロープラグと、上記ディーゼル燃焼機関の運転を制御する電子制御装置と、上記ディーゼル燃焼機関の運転状況に応じて上記電子制御装置から発信される駆動信号にしたがって、スイッチ手段を開閉駆動して、電源から上記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御ユニットと、上記グロープラグと上記グロープラグ通電制御ユニットとの異常を検出して自己診断信号を上記電子制御装置に発信する自己診断ユニットとを具備し、上記自己診断ユニットによって上記グロープラグの劣化状態を判定するグロープラグ劣化判定装置において、グロープラグに流れるプラグ電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段によって検出されたプラグ電流と複数の閾値との比較によってグロープラグの劣化状態を判定する劣化レベル判定手段と、を具備し、上記劣化レベル判定手段が、４ランク以上に分類した劣化レベルに基づき、上記ディーゼル燃焼機関の燃焼特性に応じて正常領域か劣化領域かを判定する（請求項１）。
【０００９】
第２の発明では、上記劣化判定手段が、エンジン回転数とグロープラグ通電実効電圧とに基づいて、劣化レベル閾値を算出し、当該劣化レベル閾値と上記劣化レベルとの比較によって劣化判定を行う（請求項２）。
【００１０】
第３の発明では、上記劣化レベル判定手段は、判定結果を２進数で表した劣化レベルとして上記電子制御装置に送信する（請求項３）。
【００１１】
第４の発明では、上記電流検出手段は、グロープラグに流れるプラグ電流を電圧に変換する電圧変換手段によって出力されたプラグ電流変換電圧に基づき電流検出を行う（請求項４）。
【００１２】
第５の発明では、上記電圧変換手段は、上記電源と上記グロープラグとの間に介装した電流検出用抵抗の上流側の電圧と下流側の電圧とを差動増幅器に入力し、プラグ電流に比例するプラグ電流変換電圧として出力する（請求項５）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、グロープラグの劣化判定を行うために、上記グロープラググロープラグ通電制御ユニットから上記電子制御装置へ送信されるのは、上記グロープラググロープラグ通電制御ユニットに設けた上記劣化判定手段のアナログロジックにより瞬時に判定された各グロープラグの劣化レベルの判定結果のみを送信するだけなので、速やかに劣化レベル判定結果の送信が完了することができる。
また、実際のディーゼル燃焼機関の燃焼特性によって、許容できるグロープラグの劣化レベルの範囲が異なるため、上記電子制御装置では、送信された各劣化レベルを示すデータと上記電子制御装置に入力される運転状況を示すエンジン回転数、エンジン水温等のデータとから、マップ処理等により、適用されるディーゼル燃焼機関に応じて、上記劣化判定回路から入力された劣化レベルが正常領域か劣化領域かを判断することもできる。
グロープラグの劣化が進むにつれ、プラグ抵抗が大きくなり、グロープラグに流れるプラグ電流が低下するので、プラグ電流の低下に伴い、プラグ電流変換電圧も徐々に低下し、各比較器の電圧閾値よりも低くなると、各比較器が順次作動し、２進数化された自己診断信号によって各比較器のどの比較器までが差動しているかを劣化レベルとして表すことができる。
尚、劣化レベル判定手段は、各グロープラグのそれぞれに独立して設ける構成としても良いし、一つの劣化レベル判定手段を共用して各グロープラグからプラグ電流変換電圧の入力を順次切り替える構成としても良い。
本発明のように、電流検出手段によって検出したプラグ電流を電圧変換手段によって電圧に変換したプラグ電流変換電圧と複数の電圧閾値とを比較することにより、瞬時にグロープラグの劣化状態を判定し、その結果を劣化レベル信号として上記電子制御装置に送信できる。
さらに、プラグ電流変換電圧と比較する電圧閾値として電源の電圧を案分して入力しているので電源電圧の変動が相殺され、電源電圧の変動の影響を受けることなく、グロープラグの劣化の進行に伴うプラグ抵抗の変化によって劣化レベルを判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態におけるグロープラグ劣化判定装置を含むグロープラグ通電制御装置全体の概要を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態におけるグロープラグ劣化判定装置の具体例を示すブロック図。
【図３】グロープラグの劣化による変化を示し、（ａ）は、温度特性にかかる特性図、（ｂ）は、プラグ抵抗にかかる特性図、（ｃ）は、プラグ電流にかかる特性図。
【図４】グロープラグの劣化にかかる抵抗値に対するエンジン回転数との関係を示し、（ａ）は、プラグ抵抗の経時変化を示す特性図、（ｂ）は、エンジン回転数に対する劣化領域と正常領域の変化を示す特性図。
【図５】プラグ抵抗を検出するのに必要なプラグ電圧及びプラグ電流の情報量を示すシリアルデータのイメージ。
【図６】本発明の劣化判定装置において劣化レベルを７ランクに分類した実施例を示し、（ａ）は、劣化レベルを示す２進数、（ｂ）は、送信情報量を示すシリアルデータのイメージ、（ｃ）は、閾値の具体例と判定結果を示す実施例。
【図７】本発明の効果を比較例と共に示す通信イメージ。
【図８】本発明の劣化判定装置によって判定されたグロープラグの劣化レベルに基づき電子制御装置で行われる劣化判定フローチャートの一例
【図９】劣化レベル閾値算出マップの一例。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照して、本発明の実施形態としてディーゼル燃焼機関５０の気筒毎に装着されたグロープラグ４０（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３、ＧＬ４）を負荷とし、ディーゼル燃焼機関５０の運転を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０から駆動信号ＳＩを発信して、バッテリ等の電源１０とグロープラグ４０との間にスイッチ手段として介装されたＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体パワー素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の開閉を駆動信号ＳＩにしたがって制御する駆動ユニット３１をグロープラグ４０への通電と遮断とを制御するグロープラグ通電制御ユニット３０に設けると共に、電源１０からグロープラグ４０までの駆動系の異常を検出してＥＣＵ２０に自己診断信号ＤＩを伝達する自己診断ユニットＤＩＵ３２にグロープラグ４０の劣化状態を判定する劣化レベル判定手段を設けた劣化判定装置１の概要について図１を参照しながら説明する。
尚、本実施形態においては、グロープラグ４０が４本設けられたディーゼル燃焼機関５０として４気筒エンジンを例に説明するが、本発明は本実施形態に限定するものではない。
グロープラグ４０は、発熱体として通電により発熱する導電性セラミック（例えば、炭化タングステンを主成分として窒化ケイ素等を含むセラミック抵抗体）からなる発熱体を絶縁性セラミック（例えば、窒化ケイ素を主成分として硅化モリブデン等を含むセラミック絶縁体）からなる支持体に埋設したセラミックグロープラグが用いられている。
【００１９】
グロープラグ劣化判定装置１は、車載バッテリ等の電源１０と、エンジンの駆動を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０とＥＣＵ２０から機関の運転状況に応じて発信される駆動信号ＳＩにしたがってディーゼル燃焼機関５０の気筒毎に設けたグロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）への通電を制御するグロープラグ通電制御ユニット（ＧＣＵ）３０とによって構成されている。
ＧＣＵ３０は、開閉により、電源１０からのグロープラグ４０への電力の供給と遮断とを制御するＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子を含むスイッチ手段Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と、ＥＣＵ２０から発信された駆動信号ＳＩにしたがって駆動信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を所定の間隔をずらしながら発信してスイッチ手段Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を開閉駆動する駆動制御ユニット（ＤＣＵ）３１と、電流検出用抵抗（シャント抵抗）Ｒｓ等の電流検出手段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、電流検出手段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４によって検出された各グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）に流れるプラグ電流ＩＧＬから、グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化状態を判定する劣化レベル判定手段として劣化レベル判定回路３３０とを含む自己診断ユニット（ＤＩＵ）３２とによって構成されている。
【００２０】
シャント抵抗Ｒｓの上流側の電圧Ｖａ１、Ｖａ２、Ｖａ３、Ｖａ４が電圧変換手段として設けられた差動増幅器３２１、３２２、３２３、３２４の非反転入力端子＋に入力され、シャント抵抗Ｒｓの下流側の電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３、Ｖｂ４が差動増幅器３２１、３２２、３２３、３２４の反転入力端子−に入力され、グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）のそれぞれに流れるプラグ電流ＩＧＬ（１〜４）に比例して増幅されたプラグ電流変換電圧Ｖｉ（１〜４）が出力される。
差動増幅器３２１、３２２、３２３、３２４から出力されたプラグ電流変換電圧Ｖｉ（１〜４）は、劣化レベル判定回路３３０に入力され、グロープラグ４０の劣化状態が判定される。
劣化レベル判定回路３３０で判定された判定結果は、自己診断信号ＤＩの一部としてＥＣＵ２０に送信される。
ＥＣＵ２０からＧＶＵ３０への駆動信号ＳＩの送信とＣＧＵ３０からＥＣＵ２０への自己診断信号ＤＩの送信とは、シリアルインターフェースを介して行われる。
【００２１】
電源１０は、制御回路に供給される制御電圧＋Ｂと負荷を駆動する駆動電圧ＢＡＴＴとに分配されている。
制御電圧＋Ｂは、ヒューズ１２１と主リレー（ＭＲＹ）１２０とを介して、ＥＣＵ２０とＧＣＵ３０とに供給され、駆動電圧ＢＡＴＴは、ヒューズ１３１とグローリレー（ＧＲＹ）１３０とを介してＧＣＵ３０に供給されている。
【００２２】
主スイッチ１１が閉じられると、主リレーＭＲＹ１２０が閉じられ制御電圧＋ＢがＥＣＵ２０とＧＣＵ３０とに供給される。
同時に、グローリレーＧＲＹ１３１が閉じられ、駆動電圧ＢＡＴＴがＧＣＵ３０に供給される。
ＥＣＵ２０には、図略の水温センサ、クランク角センサ、回転速度センサ、スロットルセンサ、グロープラグ温度センサ等の運転状況検出手段によって検出されたエンジン水温Ｔｗ、クランク角ＣＡ、回転数Ｎｅ、スロットル開度ＳＬ、グロープラグ温度Ｔｇ等の機関の運転状況を示す情報が入力され、グロープラグ４０の発熱量を所望の値に調整すべくデューティ比を算出した駆動信号ＳＩが発信される。
【００２３】
図２を参照して、より具体的な劣化判定回路３３０について説明する。
劣化判定回路３３０は、電源１０と接地との間に直列に配設されバッテリ電圧ＶＢＡＴＴを所定の電圧に案分する劣化レベル上限決定用抵抗Ｒ１と劣化レベル下限決定用抵抗Ｒ２と（ｎ―１）個の劣化レベル案分用抵抗Ｒと、差動増幅器３２１（３２２、３２３、３２４）によって差動増幅されたプラグ電流変換電圧Ｖｉと電圧閾値Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎとを比較するｎ個のコンパレータ（比較器）ＣＭＰ１〜ＣＭＰｎとコンパレータＣＭＰ〜ＣＭＰｎの出力を２進数のダイアグコードに変換するエンコーダ３３１と、エンコーダ３３１によって変換されたダイアグコードを自己診断信号ＤＩの一部としてＥＣＵ２０に出力するダイアグコード出力インターフェース３３２とによって構成されている。
【００２４】
グロープラグ４０の劣化が進むと徐々にプラグ抵抗ＲＧＬが上昇し、グロープラグ４０に流れるプラグ電流ＩＧＬは徐々に低下する。
そこで、コンパレータＣＭＰ１〜ＣＭＰｎの反転入力端子−には、電流検出手段Ｓ１によって検出されたプラグ電流ＩＧＬに比例する差動増幅電圧Ｖｉが入力され、コンパレータＣＭＰ１〜ＣＭＰｎの非反転入力端子＋には劣化レベルＬ１〜Ｌｎに応じた電圧閾値Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎが入力される。
電圧閾値Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎは、劣化レベル上限決定用抵抗Ｒ１と劣化レベル下限決定用抵抗Ｒ２と（ｎ−１）個の劣化レベル案分用抵抗Ｒとを直列に接続してバッテリ電圧ＶＢＡＴＴを劣化レベルに応じた閾値に案分されている。
【００２５】
グロープラグ４０の劣化が進むにつれ、プラグ抵抗ＲＧＬが大きくなり、グロープラグ４０に流れるプラグ電流ＩＧＬが低下するので、プラグ電流ＩＧＬの低下に伴い、プラグ電流変換電圧Ｖｉも徐々に低下し、各コンパレータＣＭＰ１〜ＣＭＰｎの電圧閾値Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎよりも低くなると、各コンパレータＭＰ１〜ＣＭＰｎが順次作動し、エンコーダ３３１によって２進数化されたダイアグコードによってＣＭＰ１〜ＣＭＰｎのどのコンパレータまでが作動しているかを劣化レベルＬ１〜Ｌｎとして表すことができ
る。
尚、劣化レベル判定回路３２は、各グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）のそれぞれに独立して設ける構成としても良いし、一つの劣化レベル判定回路３２を共用して各グロープラグＧＬ１〜ＧＬ４からプラグ電流変換電圧Ｖｉ（１〜４）の入力を順次切り替える構成としても良い。
【００２６】
本実施形態のように、電流検出手段Ｓ１〜Ｓ４によって検出したプラグ電流ＩＧＬ１〜ＩＧＬ４に比例する差動増幅電圧Ｖｉと複数の電圧閾値Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎとを比較することにより、瞬時にグロープラグ４０の劣化状態を判定し、その結果をレベルＬ０〜レベルＬｎのいずれに該当するかを示す劣化レベル信号ＬＶ１〜ＬＶ４としてＥＣＵ２０に送信できる。
また、差動増幅電圧Ｖｉと比較する電圧閾値Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎとしてバッテリ電圧ＶＢＡＴＴを案分して入力しているのでバッテリ電圧ＶＢＡＴＴの変動が相殺され、バッテリ電圧ＶＢＡＴＴの変動の影響を受けることなくグロープラグ５０の劣化の進行に伴うプラグ抵抗ＲＧＬの変化によって劣化レベルを判定できる。
【００２７】
ここで、図３、図４を参照して、グロープラグ４０の劣化に伴うプラグ抵抗ＲＧＬの変化とその測定の困難性について説明する。
図３（ａ）は、グロープラグ４０が新品の状態でのアイドリング時における温度特性と劣化が進んだ状態でのアイドリング時における温度特性を示す。図３（ａ）に示すように、新品の状態では、数秒で所望の温度に到達するが、劣化が進んだ状態では、発熱温度が十分に上昇せず、このような状態で使用を続けるとディーゼル燃焼機関５０で失火を招く虞がある。
図３（ｂ）は、グロープラグ４０が新品の状態でのアイドリング時における抵抗特性と劣化が進んだ状態でのアイドリング時における抵抗特性を示す。図３（ｂ）に示すように、セラミックグロープラグでは、通電により抵抗値が上昇する（例えば、１Ωから２Ω）のに加え、劣化によってさらに抵抗値が上昇する（例えば、２Ωから６Ω）。このため、プラグ抵抗ＲＧＬの上昇が通電によるものなのか、劣化によるものなのかを判別する必要がある。また、プラグ抵抗ＲＧＬは、新品の場合も劣化が進んだ場合も、通電開始から１０〜２０秒程度で安定化し、一定の値となる。
図３（ｃ）は、グロープラグ４０が新品の状態でのアイドリング時における電流特性と劣化が進んだ状態でのアイドリング時における電流特性を示す。図３（ｃ）に示すように、セラミックグロープラグは、突入電流が数十Ａと大きく、通電によって徐々にグロープラグに流れるプラグ電流ＩＧＬが低下する（例えば、６Ａ以下）が、劣化が進むとさらにプラグ電流ＩＧＬは低くなる（例えば、２Ａ以下）。
【００２８】
図４（ａ）は、エンジン回転数の変化によるプラグ抵抗ＲＧＬの変化を示す。図４（ａ）に示すように、エンジンの回転数が高くなるとプラグ抵抗ＲＧＬの降下を招く。これは、高回転時には、燃焼室内に発生する筒内気流が強く、燃料の噴霧量も多く、吸熱量が増加するので、グロープラグ４０の発熱温度も低くなる。これに伴い、プラグ抵抗ＲＧＬが低くなるためである。
プラグ抵抗ＲＧＬ測定時におけるディーゼル燃焼機関５０の運転状況によってプラグ抵抗ＲＧＬが変化するので、プラグ抵抗ＲＧＬの変化が、グロープラグ４０の劣化によるものなのか、ディーゼル燃焼機関５０の運転状況の変化によるものなのかを判別しなければならない。
したがって、グロープラグ４０が正常な状態であると判定される正常領域と劣化が進んだ状態であると判定される劣化領域とは、図４（ｂ）に示すように、ディーゼル燃焼機関５０の回転数ＮＥによって右肩下がりに変化する。
また、本発明において、グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化判定をすべく、電流検出手段Ｓ１〜Ｓ４を用いて行うプラグ電流（ＩＧＬ１〜ＩＧＬ４）の検出、又は、検出結果の読み込みを行うのは、エンジン始動後又はグロープラグ４０への通電開始後、１０秒〜２０秒経過してプラグ電流ＩＧＬの安定した時期に行うのが望ましい。
【００２９】
グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）に印加されるプラグ電圧ＶＧＬ１、ＶＧＬ２、ＶＧＬ３、ＶＧＬ４（例えば、０〜１４Ｖ）とグロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）に流れるプラグ電流ＩＧＬ１、ＩＧＬ２、ＩＧＬ３、ＩＧＬ４（例えば、０〜１２７Ａ）とをフルレンジの１００分の１の精度で送信しようとすると、１０ビット程度の情報量となり、一般にシリアル通信においては、８ビット単位で送信されるので、従来行われているように、プラグ電圧ＶＧＬ１、ＶＧＬ２、ＶＧＬ３、ＶＧＬ４とプラグ電流ＩＧＬ１、ＩＧＬ２、ＩＧＬ３、ＩＧＬ４とからプラグ抵抗ＲＧＬを精度良く算出しようとすると、ＧＣＵ３０で用いられるＩＣでは、演算能力が低く、ＥＣＵ２０に用いられるＭＰＵ等の高度な演算処理能力を要し、ＥＣＵ２０に送信される総データ量は、図５に示すように、１６ビット×２種類×４気筒の１２８ビット（Ｄ０ａ１〜Ｄ１５ａ１、Ｄ０ｂ１〜Ｄ１５ａ１、Ｄ０ａ２〜Ｄ１５ａ２、Ｄ０ｂ２〜Ｄ１５ａ２、Ｄ０ａ３〜Ｄ１５ａ３、Ｄ０ｂ３〜Ｄ１５ａ３、Ｄ０ａ４〜Ｄ１５ａ４、Ｄ０ｂ４〜Ｄ１５ａ４）となる。
【００３０】
一方、本発明のグロープラグ判定装置１では、その判定結果を示すのに、図６（ａ）に示すように、Ｊ１〜Ｊ３の３ビットの情報量で、劣化レベルを正常レベル（Ｌ０、０００）、劣化レベル１（Ｌ１、００１）、劣化レベル２（Ｌ２、０１０）、劣化レベル３（Ｌ３、０１１）、劣化レベル４（Ｌ４、１００）、劣化レベル５（Ｌ５、１０１）、劣化レベル６（Ｌ６、１１０）、劣化レベル７（Ｌ７、１１１）の８ランクに分類して表すことができ、グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）に対して劣化レベルＬ１〜Ｌ7を判定し、これをシリアルデータで表した劣化レベル信号ＬＶ１〜ＬＶ４として送信する場合、図６（ｂ）に示すように、総データ量は、１６ビットあれば十分となる。
図６（ｃ）に本発明の劣化判定装置１の実施例１として、Ｒ１＝４・Ｒ、Ｒ２＝４・Ｒ、ｎ＝７に設定し、劣化レベルを８ランクに分類した具体例を示す。
【００３１】
図７を参照して、本発明の効果について説明する。
上述のごとく、従来のように、プラグ電圧ＶＧＬとプラグ電流ＩＧＬとからプラグ抵抗ＲＧＬを算出しようとすると、必要な総データ量は１２８ビットとなり、１秒間に８ビットずつ送信した場合、図７（ａ）に示すように、全てのデータを送信するのに、１６秒かかることになり、その間、ディーゼル燃焼機関５０の運転条件を変更することができなくなるか、全てのグロープラグ４０の劣化判定が完了しないうちに、運転状況が変化し、判定の基準となるプラグ抵抗ＲＧＬが安定せず、劣化判定できなくなる虞がある。
一方、本発明によれば、グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化判定を行うために、ＧＣＵ３０からＥＣＵ２０へ送信されるのは、ＧＣＵ３０に設けた劣化判定回路３３０のアナログロジックにより瞬時に判定された各グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化レベル信号ＬＶ１〜ＬＶ４の判定結果のみを送信するだけなので、総データ量は１６ビット以下であるため、１秒間に８ビットずつデータを送信したとしても、図７（ｂ）に示すように、２秒で全てのグロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化レベル判定結果の送信が完了することができる。
【００３２】
また、実際のディーゼル燃焼機関５０の燃焼特性によって、許容できるグロープラグ４０の劣化レベルＬ１〜Ｌ７の範囲（０００〜１１１）が異なるため、ＥＣＵ２０では、送信された各劣化レベルＬ１〜Ｌ４を示す正常レベル（０００）〜劣化レベル７（１１１）のデータとＥＣＵ２０に入力される運転状況を示すエンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷ等のデータとから、マップ処理等により、適用されるディーゼル燃焼機関５０に応じて、劣化レベルＬ１〜Ｌ7（０００〜１１１）が正常領域か劣化領域かを判断することができる。
【００３３】
上記実施形態においては、劣化レベルを８ランクに分類した実施例を示したが、本発明は、８ランクに限定するものではなく、適応するディーゼル燃焼機関の通信環境や、ＥＣＵの処理能力に応じて、４ランクから１６ランクまで適宜変更可能である。正常レベル（００）、劣化レベル１（０１）、劣化レベル２（１０）、劣化レベル３（１１）の４ランクに分類する場合には、グロープラグ１本当たり２ビットのデータ量で良く、正常レベル（００００）から劣化レベル１５（１１１１）の１６ランクに分類する場合でもグロープラグ１本当たり４ビットのデータ量で良い。
【００３４】
図８、９を参照して、本発明のグロープラグ劣化判定装置によって判定されたグロープラグの劣化レベルから、適応するディーゼル燃焼機関に応じた劣化判定をする劣化判定制御方法とその判定に用いられる劣化レベルの閾値の具体例について説明する。
なお、本実施例においては、劣化レベルを０００〜１１１の８ランクに分類した場合を例として説明する。
ＥＣＵ２０では、ＧＣＵ３０から送信された劣化レベル信号ＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３、ＬＶ４に基づいて、図８に示すような制御フローにしたがって、劣化判定がなされる。
ステップＳ１００のグロープラグ劣化判定開始可否判定処理では、エンジン回転数の変化が２００ｒｐｍ以内に収まっている状態が５秒以上継続しているか否かによってエンジン回転数が安定状態であるか否が判定され、安定状態の場合に実質的なグロープラグの劣化判定が開始される。
【００３５】
ステップＳ１００において、エンジン回転数ＮＥの変化が２００ｒｐｍ以内である場合には安定状態であると判定しＹｅｓに進む。
加速時や減速時等エンジン回転数ＮＥの変化が２００ｒｐｍより大きい場合には、エンジン回転数が不安定であり、正確にグロープラグの劣化判定を行うことが困難であるので、Ｎｏに進み、エンジン回転数ＮＥが安定するまでＳ１００を繰り返す。
ステップＳ１１０のグロープラグ通電状態判定処理ではグロープラグに通電される実効電圧ＶＧＬＥが１０秒以上変化していないか否かが判定され、実効電圧ＶＧＬＥが１０秒以上変化していない場合には、グロープラグの劣化判定が可能であると判定されＹｅｓに進む。
グロープラグに通電される実効電圧ＶＧＬＥが１０秒以内に変化する場合には、バッテリの容量変化やオルタネータからの充電量の変化等によって電源電圧ＶＢＡＴＴが不安定となっている虞があり、正確にグロープラグ４０の劣化判定を行うことが困難であるので、Ｎｏに進み、実効電圧ＶＧＬＥが安定するまでステップＳ１００〜ステップＳ１１０を繰り返す。
ステップＳ１２０の劣化レベル閾値算出処理では、図９に示すような予め用意されたマップにしたがって、エンジン回転数ＮＥとグロープラグ通電実効電圧ＶＧＬＥとから劣化レベル信号ＬＶ１〜ＬＶ４からグロープラグの劣化状態を判定するための閾値ＬＶＲＥＦが算出される。
ステップＳ１３０の劣化レベル判定処理では、ＧＣＵ３０から送信された劣化レベル信号ＬＶ１〜ＬＶ４によって表される各グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化レベル（Ｌ０、０００〜Ｌ７、１１１）とステップＳ１３０で算出された閾値ＬＶＲＥＦとの比較によって、各グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）の劣化判定が実施される。
劣化レベル（Ｌ０、０００〜Ｌ７、１１１）が劣化レベル閾値よりも大きい場合には、グロープラグが劣化状態であると判定されＹｅｓに進む。
劣化レベルが劣化レベル閾値ＬＶＲＥＦよりも小さい場合には正常領域であると判定され、Ｎｏに進み、劣化判定されるまでステップＳ１００〜ステップＳ１３０が繰り返される。
劣化レベルが劣化レベル閾値を超え、ステップＳ１４０の劣化判定がされた場合には、グロープラグが劣化状態であることを知らせるべく警報を発信したり、ダイアグ情報を記録したりする等の処理を適宜行い、劣化判定を終了する。
【００３６】
例えば、エンジン回転数ＮＥが５００ｒｐｍのアイドリング状態で、グロー通電事項電圧ＶＧＬＥが１２Ｖにおいて劣化判定処理が開始された場合、劣化レベル閾値ＬＶＲＥＦは、５となる。
ＧＣＵ３０からＥＣＵ２０へ発信された劣化レベル信号ＬＶ１〜ＬＶ４が、（００００１０１１０００１）であるとすると、グロープラグ４０（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３、ＧＬ４）の劣化レベル信号ＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３、ＬＶ４は、それぞれ、劣化レベル０、２、６、１であるので、劣化レベル閾値ＬＶＲＥＦの５より大きいグロープラグ４０（ＧＬ３）のみが劣化領域であると判定され、他のグロープラグ４０（ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ４）は正常領域であると判定される。
【００３７】
上記実施形態においては、グロープラグ４０（ＧＬ１〜ＧＬ４）に流れるプラグ電流ＩＧＬを検出する電流検出手段（Ｓ１〜Ｓ４）として、シャント抵抗Ｒｓを用いる構成を示したが、本発明に用いられる電流検出手段（Ｓ１〜Ｓ４）は、シャント抵抗Ｒｓに限定するものではなく、グロープラグ４０に流れるプラグ電流ＩＧＬを電圧に変換する電圧変換手段によってプラグ電流変換電圧Ｖｉに変換してプラグ電流ＩＧＬに比例する電圧を出力ができるものであれば、電流センサやセンスＭＯＳ等の電流検出手段を適宜採用できる。
【００３８】
なお、一般にエミッションの多い大排気量エンジンでは、グロープラグの劣化の程度が僅かであっても発熱温度が所望の温度を下回ると、エミッションが法規制を越えてしまうような場合には劣化レベルの低い状態で劣化と判定する必要があり、もともとのエミッションが少なく、始動時の着火補助としてグロープラグが機能すれば良いエンジンの場合には、劣化レベルの高い状態を許容することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  グロープラグ劣化判定装置
１０  電源（バッテリ）
１１  主スイッチ
１２０  主リレー
１３０  グローリレー
１２１、１３１  ヒューズ
２０  電子制御装置（ＥＣＵ）
３０  グロープラグ制御装置（ＧＣＵ）
３１  駆動制御ユニット（ＤＣＵ）
３２  自己診断ユニット（ＤＩＵ）
３２１〜３２４  電圧変換手段（差動増幅器）
３３０  劣化レベル判定回路
３３１  エンコーダ
３３２  ダイアグコード出力インターフェース
４０  グロープラグ（ＧＬ１〜ＧＬ４）
５０  ディーゼルエンジン
Ｔ１〜Ｔ４  スイッチ手段（ＭＯＳ）
ＳＩ、Ｇ１〜Ｇ４  駆動信号
ＤＩ  自己診断信号
ＶＢＡＴＴ  バッテリ電圧
Ｖ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ３ａ、Ｖ４ａ  シャント抵抗上流電圧
Ｖ１ｂ、Ｖ２ｂ、Ｖ３ｂ、Ｖ４ｂ  シャント抵抗下流電圧
ＶＧＬ  プラグ電圧
ＩＧＬ  プラグ電流
Ｖｉ  プラグ電流変換電圧（差動増幅電圧）
Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎ  劣化レベル判定用閾値
Ｒ１  劣化レベル上限決定用抵抗
Ｒ２  劣化レベル下限決定用抵抗
Ｒ  劣化レベル案分用抵抗
Ｒｓ  シャント抵抗
ＲＧＬ  プラグ抵抗
Ｓ１〜Ｓ４  電流検出手段（シャント抵抗）
Ｌ１〜Ｌｎ  劣化レベル
ＬＶ１〜ＬＶｎ  劣化レベル信号
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００１−６６３２９号公報
【特許文献２】特開２００８−３１９７９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９７９２５号公報
【特許文献４】特開２００３−２４７７２１号公報
【特許文献５】特開２００５−１４７５３３号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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